Multifonksiyonel Akıllı Nanokompozit Kaplamalar: Eu Katkılı Hibrit Poliüretanların Yapı Malzemelerinde Görünür Bölge Emisyonu Sağlayan Yüzey Kaplaması Uygulamaları

Abstract

Akıllı malzemelerin özellikle yapı ve inşaat ürünlerinde kullanımı bu sektörde bir çok yenilik meydana getirebilecek potansiyele sahiptir. Özellikle çimento, beton, seramik, tuğla gibi inorganik polimerik yapıların yanında tahta, seramik, metal yapıların yüzeylerinde meydana getirilebilecek değişiklikler şayet sertlik, ısı dayanımı ve kimyasal özellikler ayarlanabilirse yaygın bir kullanım alanı bulacaktır.

Bu amaçlarla nanokompozit akıllı malzemelerin sentezi sol-jel metodu veya kondenzasyon polimerizasyonu gibi bottom up metotlarla sağlanabilir. Özellikle programlı bir şekilde ana polimerik malzeme, monomerlerden çıkılarak sentezlenmekte iken ayrıca bu formülasyonlara nanoteknolojik özellikler sağlayacak nanopartikül veya kuantum partiküllerin eldesi yeni ve arttırılmış fonksiyonel özelliklere sahip malzemelerin elde edilmesine olanak verir. Bu sayede yüzey modifikasyonu ya da partikül eldesi ile hidrofobik veya hidrofilik özellikler, aşınmazlık, çizilmezlik, optik özellikler, korozyon özellikleri gibi temel yapısal özellikler geliştirilebilir.

Hibrit kopolimerler birden daha çok monomerden elde edilen ve aynı zamanda ilave bir fonksiyonel molekül, partikül veya katkı içeren yapılardır. Genel olarak hibrit yapıların tanımı içeriklerinde hem organik hem de inorganik bileşenlerin aynı anda var olmasından kaynaklanır. Özellikle silisyum bazlı kopolimerler poliorgano-polisiloksan blok kopolimerler -Si-O-Si- bağlarına dayanırken bunun yanında organik polimerik yapılar bilindik izosiyanat, epoksi, diol, karboksilik asit, diamin gibi fonksiyonel grupların varlığını barındırır.

Bu çalışmada da hibrit nanokompozit yapı, Eu (öropyum) içerikli partiküllerin alifatik triizosiyanat (hekzametilen diizosiyanat) ve hafifçe dallanmış hidroksil içeren polyester poliol yapıları ile beraber sentezlenmiş ve özellikle transparan karakterinden dolayı, seramik yapıların birleştirilmesinde kullanılan derz dolgularının yüzeyinde, görünür bölgede emisyon yapabilen kaplama olarak uygulanmıştır. Öropyumun upconverting özelliğinden dolayı sentezlenen nanokompozit yapıları çok küçük miktarlarda oldukça verimli emisyon özellikleri sergilemektedir.

The use of smart materials, especially in building and construction products, has the potential to create many innovations in this sector. Especially the changes that can be made on the surfaces of wood, ceramics and metal structures as well as inorganic polymeric structures such as cement, concrete, ceramics and bricks will find a widespread use if the hardness, heat resistance and chemical properties can be adjusted. For these purposes, the synthesis of nanocomposite smart materials can be achieved by bottom-up methods such as sol-gel method or condensation polymerization. Particularly, while the main polymeric material is synthesized by removing monomers in a programmed manner, obtaining nanoparticles or quantum particles that will provide nanotechnological properties to these formulations allows the obtaining of materials with new and increased functional properties . In this way, basic structural properties such as hydrophobic or hydrophilic properties, wear resistance, scratch resistance, optical properties and corrosion properties can be improved by surface modification or particle production. Hybrid copolymers are structures obtained from more than one monomer and also contain an additional functional molecule, particle or additive. In general, the definition of hybrid structures stems from the simultaneous presence of both organic and inorganic components in their contents. Particularly silicon-based copolymers and polyorgano-polysiloxane block copolymers are based on -Si-O-Si- bonds, while organic polymeric structures contain the presence of functional groups such as familiar isocyanate, epoxy, diol, carboxylic acid and diamine. In this study, the hybrid nanocomposite structure was synthesized together with Eu (europium)-containing particles, aliphatic triisocyanate (hexamethylene diisocyanate) and slightly branched hydroxyl-containing polyester polyol structures, and was used as a coating capable of emission in the visible region on the surface of the joint fillers used in joining ceramic structures, especially due to its transparent character. has been implemented. Due to the upconverting property of europium, synthesized nanocomposite structures exhibit very efficient emission properties in very small amounts.